KR20120112392A - 진공 탈수기 - Google Patents

Abstract

물, 공기 및 입자들과 같은 혼입된 오염물들을 함유하는 오일을 처리하기 위한 진공 탈수기는 상부 및 하부 챔버를 둘러싸는 타워를 포함한다. 랜덤 패킹은 상부 챔버 내에 내장된다. 오일은 물의 끓는 점 이상의 온도로 예열되고 랜덤 패킹을 통해 하부 챔버 안으로 하향 유동을 위해 상부 챔버 안으로 도입된다. 혼입된 공기 및 물은 상부 챔버에서 수증기로 보유되고, 분자들은 랜덤 패킹 내에 보유된다. 가열된 주위 공기는 랜덤 패킹을 통해 상부 챔버 안으로 상향 유동을 위해 하부 챔버 안으로 도입되고, 상부 챔버는 수증기를 응축하기 위해 냉각된다. 오일 및 응축된 물은 하부 및 상부 챔버로부터 각각 펌프된다.

Description

진공 탈수기{VACUUM DEHYDRATOR}

본 발명은 미네랄 오일과 합성 오일과 그 혼합물로부터 공기, 물 및 입자들과 같은 혼입된 오염물을 제거하기 위해 사용되는 진공 탈수기에 관한 것이다.

종래의 진공 탈수기는 일반적으로 인치당 140 내지 400 와이어를 가지는 메시 타입 스크린을 채용한다. 이러한 미세한 스크린은 낮은 점성의 고도로 여과된 오일을 처리할 때 만족스럽게 작동한다. 그러나, 거친 여과의 시스템 내에 사용될 때, 오일이 ISO 100 내지 680의 범위의 높은 점성을 가지는 경우, 스크린은 막히는 경향이 있으며, 따라서 탈수기의 작동 효율을 떨어뜨린다.

그러므로, 고도로 오염된 높은 점성의 오일을 효율적으로 처리할 수 있는 개선된 진공 탈수기에 대한 요구가 존재한다.

본 발명에 따르면 타워는 상부 및 하부 챔버를 둘러싼다. 상부 챔버는 낮은 밀도의 큰 표면적 요소의 랜덤 패킹을 내장한다. 오염된 오일은 물의 끓는 점을 초과한 온도로 예열되고 랜덤 패킹을 통해 그리고 하부 챔버 안으로의 하향 유동을 위해 상부 챔버 안으로 도입된다. 하향 오일 유동은 혼입된 공기와 수증기 형태의 물의 분리 또는 "증발", 그리고 랜덤 패킹 내에 입자들의 보유를 동반한다. 내부 응축기는 상부 챔버 내 수증기를 응축하는 역할을 한다. 가열된 주위 공기는 랜덤 패킹을 통한 상향 유동을 위해 하부 챔버 안으로 도입된다. 제1 펌프는 가열된 공기를 랜덤 패킹을 통해 위로 견인하는 역할을 하는 동시에 물과 수증기를 상부 챔버에서 외부 응축기로 제거하는 것에 추가로 상부 챔버 내에 진공을 형성한다. 제2 펌프는 건조 탈기되고 여과된 오일을 하부 챔버로부터 제거하는 역할을 한다.

이들 및 다른 특징부 및 이들의 수반되는 장점들은 첨부 도면을 참조로 하여 더욱 자세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 진공 탈수기 및 관련된 시스템 구성요소의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 랜덤 패킹에 채용된 타입의 폴 링(pall ring)의 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 진공 탈수기는 상부 및 하부 챔버(12, 14)를 둘러싸는 타워(10)를 포함한다. 랜덤 패킹(16)은 상부 챔버 내에 내장된다.

랜덤 패킹은 폴 링으로 구성되는 것이 바람직하며, 그 예가 도 2에서 18로 도시된다. 폴 링은 내향으로 만곡된 돌출부(24)를 가지는 원통형 벽(20)을 포함한다. 폴 링은 미국 텍사스주 알빈 소재의 Amistco. Co로부터 얻어질 수 있다.

시스템은 ISO 32 내지 680 범위의 상대적으로 높은 점성을 가지며, 혼입된 공기 및/또는 물로 고도로 오염되어 있고, 그리고 ISO 4406(1999년 개정)에 언급된 최대 23/21/18 범위를 초과하는 입자들을 포함하는 오일을 처리하기 위해 설계된다. 본 발명에서 사용되는, 용어 "오일"은 미네랄 오일, 합성 오일 및 그 혼합물을 폭넓게 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

오염된 오일은 도관(26)을 거쳐 수용되고 초기에, 물의 끓는 점을 초과한 온도, 바람직하게는 주 열 교환기(28)와 부 열 교환기(30)를 포함하는 제1 가열 수단에 의해 약 60℃ 내지 80℃ 사이로 예열된다. 도관(32)을 포함하는 제1 입구 수단은 하부 챔버(14)를 거쳐 타워로 들어가고 가열된 오일을 상부 챔버(12) 안으로 방출하기 위해 랜덤 패킹(16)을 통해 상향으로 진행한다. 여기서부터, 오일은 랜덤 패킹을 통해 하부 챔버 안으로 다시 하향으로 유동한다. 하향 유동은 수증기가 오일로부터 증발될 때 혼입된 공기와 물의 분리와 랜덤 패킹 내에 입자들의 보유를 동반한다.

내부 수냉식 응축기(34)를 포함하는 냉각 수단은 상부 챔버(12)를 둘러싸고 랜덤 패킹으로부터 올라오는 수증기를 응축하는 역할을 한다.

온수 탱크(38) 내에 코일(36)을 포함하는 제2 가열 수단은 조정가능한 진공 릴리프 밸브(40)를 거쳐 수용된 주위 공기를 가열하는 역할을 한다. 이 공기는 오염된 오일의 온도와 거의 동일한 온도로 가열된다. 도관(42)을 포함하는 제2 입구 수단은 이렇게 가열된 공기를 랜덤 패킹(16)을 통한 상향 유동을 위해 하부 챔버(14) 안으로 도입하는 역할을 한다.

제1 펌프(44)는 가열된 공기 및 수증기를 랜덤 패킹(16)을 통해 위로 견인하고, 그리고 물과 수증기를 상부 챔버로부터 수냉식 응축 탱크(46)로 제거하는 것에 추가로 상부 챔버(12) 내에 진공을 형성한다.

제2 펌프(48)는 하부 챔버로부터 건조 탈기되고 여과된 오일을 제거하는 역할을 한다. 펌프(48)의 출력은 주 열 교환기(28)를 통해 그리고 향하게 안내되어 유입되는 오염된 오일을 위한 열원으로 역할을 한다. 탱크(38)로부터의 온수는 부 열 교환기(30)를 위한 열원으로 역할을 한다.

진공 릴리프 밸브(40)의 조정 및 펌프(44)의 작동을 제어함으로써, 상부 챔버(12)의 압력은 약 0.0 내지 -0.85 바(bar) 사이에서 유지된다. 이러한 낮은 압력은 오일 내 함입된 물이 65℃만큼 낮은 온도에서 증발될 수 있게 한다. 유입되는 주위 공기를 예열하는 것은 부유 수증기가 상부 챔버(12)로부터 배출되기 전에 응축되지 않도록 보조한다.

물은 도관(50)을 거쳐 시스템으로 들어가며, 브랜치 도관(52, 54)을 거쳐 온수 탱크(38) 및 응축 탱크로 공급되며, 그리고 응축 탱크로부터 도관(56)을 거쳐 응축기(34)로 공급된다. 물은 도관(58, 60)에 의해 각각 응축기(34)와 응축 탱크(46)로부터 제거된다.

이 시스템은 처리되고 있는 오일로부터 유리 유화수(free emulsified water)의 100% 및 용존 수와 공기의 90% 까지 제거할 수 있다. 습도 레벨은 20 PPM 만큼 낮게 감소될 수 있다. 폴 링이 랜덤 패킹을 위해 선호되지만, 다른 대체적인 등가물 후보로 대체될 수 있으며, 가능한 예로는 Amistco. Co로부터도 입수가능한 타입의 고성능 패킹, 래치드 링(raschid ring) 등이다.

앞선 설명은 본 발명을 설명하기 위해 기재되었고 제한을 의미하는 것이 아니다. 본 발명의 사상 및 요지를 포함하는 서술된 실시예의 변형은 본 기술분야의 숙련자에 의해 이루어질 수 있으며, 본 발명의 범주는 청구된 청구항 및 그 등가물에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims (15)

1. 물, 공기 및 입자들과 같은 혼입된 오염물을 함유하는 오일을 처리하기 위한 진공 탈수기이며, 상기 진공 탈수기는,
   상부 및 하부 챔버를 둘러싸는 타워와,
   상기 상부 챔버 내의 랜덤 패킹과,
   물의 끓는 점 이상의 온도로 오일을 예열하고 가열하기 위한 제1 가열 수단과,
   이렇게 가열된 오일을 상기 랜덤 패킹을 통해 상기 하부 챔버 안으로 하향 유동을 위해 상기 상부 챔버 안으로 도입하는 제1 입구 수단이며, 상기 하향 유동에 대해 수증기가 상기 상부 챔버에 축적될 때 오일로부터 혼입된 공기 및 물의 분리 및 상기 랜덤 패킹 내에 입자들의 보유를 동반하는, 제1 입구 수단과,
   주위 공기를 가열하기 위한 제2 가열 수단과,
   이렇게 가열된 주위 공기를 상기 랜덤 패킹을 통해 상기 상부 챔버 안으로 상향 유동을 위해 상기 하부 챔버 안으로 도입하기 위한 제2 입구 수단과,
   상기 상부 챔버 내에 축적되는 수증기를 응축하기 위한 냉각 수단과,
   상기 상부 챔버 내에 진공을 형성하고 상기 상부 챔버로부터 응축된 수증기를 제거하기 위한 제1 펌프 수단과,
   상기 하부 챔버로부터 오일을 제거하기 위한 제2 펌프 수단을 포함하는
   진공 탈수기.
2. 제1항에 있어서, 상기 랜덤 패킹이 폴 링으로 구성되는
   진공 탈수기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 가열 수단이 오일의 온도를 상승시키기 위해 순차적으로 작동하는 주 및 부 열 교환기를 포함하는
   진공 탈수기.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 오일이 약 60℃ 내지 80℃ 사이의 온도로 가열되는
   진공 탈수기.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 입구 수단이 상기 랜덤 패킹 아래의 상기 하부 챔버에서 상기 타워로 들어가고, 상기 랜덤 패킹 위의 상기 상부 챔버 안으로 오일을 방출하기 위해 상기 랜덤 패킹을 통해 상향으로 진행하는 도관을 구비하는
   진공 탈수기.
6. 제1항에 있어서, 상기 냉각 수단이 상기 랜덤 패킹을 둘러싸는 수냉식 응축기를 포함하는
   진공 탈수기.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 가열 수단이 온수를 내장하는 탱크 내에 코일을 포함하며, 그리고 주위 공기가 그를 통해 상기 제1 펌프 수단에 의해 상기 하부 챔버 안으로 견인되는
   진공 탈수기.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 펌프 수단에 의해 상기 하부 챔버로부터 제거된 오일이 상기 주 열 교환기를 위한 열원으로 역할을 하는
   진공 탈수기.
9. 제7항에 있어서, 공기가 상기 상부 챔버 안으로 도입되는 오일의 온도와 거의 동일한 온도로 가열되는
   진공 탈수기.
10. 제7항 또는 제9항에 있어서, 상기 온수가 추가적으로 상기 부 열 교환기를 위한 열원으로 역할을 하는
    진공 탈수기.
11. 제1항에 있어서, 상기 상부 챔버 내에 형성된 진공이 약 0.0 내지 -0.85 바 사이인
    진공 탈수기.
12. 물, 공기 및 입자들과 같은 함입된 오염물을 함유하는 오일을 처리하는 방법이며, 상기 방법은,
    랜덤 패킹을 내장하는 챔버를 제공하는 단계와,
    물의 끓는 점을 초과하는 온도로 오일을 예열하는 단계와,
    상기 하부 유동에 대해 혼입된 공기 및 물을 오일로부터 수증기로 분리 및 상기 랜덤 패킹 내에 입자들의 보유를 동반하는 상태로 예열된 오일을 상기 랜덤 패킹을 통한 하향 유동을 위해 상기 챔버로 들어가게 하는 단계와,
    가열된 공기의 상향 유동을 상기 랜덤 패킹을 통해 상기 챔버 안으로 제공하는 단계와,
    상기 챔버 내에 진공을 형성하는 단계와,
    상기 수증기를 응축하는 단계와,
    상기 챔버로부터 가열된 공기 및 응축된 수증기를 방출하는 단계를 포함하는
    방법.
13. 제12항에 있어서, 오일이 약 60℃ 내지 80℃ 사이의 온도로 예열되는
    방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 챔버 내에 형성된 진공이 약 0.0 내지 -0.85 바 사이인
    방법.
15. 제12항에 있어서, 공기의 상기 상향 유동이 상기 챔버 안으로 들어가고 있는 오일의 온도와 거의 동일한 온도로 가열되는
    방법.
    

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